《Food Bioscience》：Rational engineering of a bifunctional laccase with enhanced activity and safety for simultaneous detoxification of Aflatoxin B
1 and Zearalenone
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黄曲霉毒素B1（AFB1）和赤霉烯酮（ZEN）是剧毒真菌毒素，本研究通过FoldX计算突变设计和分子对接预筛选，系统筛选出Bacillus来源漆酶的A225F突变体。分子动力学模拟表明该突变体通过重塑活性位点微环境、缩小底物结合腔并协调残基运动，显著提升催化效率（32.8%活性增强）。UHPLC-MS/MS证实AFB1和ZEN转化为低毒产物AFQ1和13-OH-ZEN-quinone，斑马鱼肝毒性实验验证其安全性。该酶在37℃、4h条件下对食品基质中50%以上AFB1和ZEN实现高效降解，证明计算指导的理性设计能有效工程化CotA漆酶的解毒性能。
梅学东|侯敏杰|穆扎法尔·纳齐什|安东尼奥·弗朗切斯科·洛格里科|朱塞皮娜·穆莱|谢彦丽|杨玉辉|贾航|梁亚波
中国河南省工业大学食品科学与工程学院粮食与油脂食品安全与营养重点实验室，郑州，450001
摘要
黄曲霉毒素B1（AFB1）和玉米赤霉烯酮（ZEN）是具有高毒性的霉菌毒素。在这项研究中，我们结合了基于FoldX的计算突变设计与分子对接预筛选方法，系统地筛选出来自Bacillus菌的漆酶的有益变体。该流程确定A225F突变体具有潜力，其在1小时内将AFB1的解毒活性提高了32.8%。分子动力学模拟显示，苯丙氨酸的替换改变了活性位点的内部微环境，使底物结合腔更加紧凑，并促进了残基运动的协调性，从而提高了催化效率。UHPLC-MS/MS验证了AFB1和ZEN被转化为毒性较低的产物AFQ1和13-OH-ZEN-醌，这一结果与斑马鱼肝毒性实验结果一致。在37°C下反应4小时后，该突变体能够高效且安全地降解食品基质中超过50%的AFB1和ZEN。这些结果表明，通过计算指导的策略对CotA漆酶进行工程改造以提升其解毒性能是有效的。
章节摘录
引言
霉菌毒素是由真菌在收获后处理和储存过程中产生的化学稳定性高且毒性强的次级代谢产物，对全球食品安全构成重大威胁，其中黄曲霉毒素B1（AFB1）和玉米赤霉烯酮（ZEN）最为普遍且危害最大（Zhang等人，2025d）。AFB1是一种被归类为I类致癌物的强效肝致癌物，而ZEN具有雌激素活性，可导致人类和动物的生殖和发育毒性（Han等人，2022）。
菌株、培养基和试剂
大肠杆菌 BL21(DE3)购自Sangon Biotech有限公司（中国上海）。异丙基-β-D-硫代半乳吡喃糖苷（IPTG）由Solarbio科技有限公司（中国北京）提供。纯ZEN和AFB1购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。其余试剂均为分析级，由Kemiou化学试剂有限公司（中国天津）提供。从Bacillus中鉴定漆酶基因
Bacillus属的CotA漆酶基因是通过NCBI数据库进行鉴定的蛋白质表达、纯化和序列分析
通过同源性分析鉴定了Bacillus中的漆酶基因。在本研究中，使用了多个已报道的霉菌毒素降解基因作为模板序列（表2），并与NCBI数据库中的序列进行了比对。这种方法能够检索出多个候选基因序列及其对应的微生物来源，并进一步研究其潜在的霉菌毒素降解能力。最终，我们从Bacillus中鉴定出了一个CotA漆酶基因。结论
本研究通过数据库挖掘和理性设计获得了工程化的漆酶CotA-5401及其突变体A225F，并在多个层面对其催化性能、解毒能力和实际应用潜力进行了系统评估。酶学表征表明，该酶在广泛的温度和pH值范围内保持了高催化活性和稳定性，表现出比许多其他酶更强的操作适应性。
CRediT作者贡献声明
安东尼奥·弗朗切斯科·洛格里科：撰写 – 审稿与编辑。侯敏杰：撰写 – 审稿与编辑。穆扎法尔·纳齐什：撰写 – 审稿与编辑。梅学东：撰写 – 初稿撰写、软件开发、方法学设计、数据分析。梁亚波：撰写 – 审稿与编辑。杨玉辉：撰写 – 审稿与编辑。贾航：撰写 – 审稿与编辑。朱塞皮娜·穆莱：撰写 – 审稿与编辑。谢彦丽：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化、实验监督、方法学设计、资金申请。未引用的参考文献
Dey和Dutta，2022；Dill和MacCallum，2012；Genheden和Ryde，2015；Hollingsworth和Dror，2018；Mate和Alcalde，2015；Zhang和Yang，2025a。利益冲突声明
作者确认他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号：U24A20473）、河南省重点研发项目（编号：231111113300）、河南省现代农业产业技术体系建设专项基金（编号：HARS-22-G2-05）以及河南工业大学科技创新团队培养项目（编号：2024TXTD08）的支持。
